本發(fā)明涉及地理勘探領域，更具體地，涉及一種可控震源及基于地震波矢量合成的震源設備。

背景技術：

震源是現(xiàn)有地理勘測鄰域中地震信號的源頭，其種類繁多，包括炸藥震源、重錘震源、夯擊震源、液壓式可控震源以及電磁式可控震源等。

電磁式可控震源是在陸地和海洋的地震勘探工作中都應用的一種非炸藥震源，其能夠對待檢測機構激發(fā)小能量的可控振動信號，利用脈沖壓縮等方法達到類似炸藥震源的大功率地震波激發(fā)效果。由于電磁式可控震源波形參數可控、安全環(huán)保，在地震勘探中已經得到廣泛應用。

電磁式可控震源的結構主要為線圈與磁鐵，現(xiàn)有的可控震源中，往往采用磁鐵不動而線圈相對磁鐵作相對運動，從而將線圈中的電信號轉化為機械振動信號并以地震波的形式傳入待測機構中，以上可控震源在實現(xiàn)線圈運動的方式上使得結構復雜。

期望對可控震源的結構作進一步優(yōu)化。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可控震源及基于地震波矢量合成的震源設備，實現(xiàn)地震勘探中使用非破壞性震源替代炸藥震源的目的，并且結構更加簡單。

根據本發(fā)明的一方面，提供一種可控震源，包括：第一安裝板；第二安裝板；第一彈簧，所述第一彈簧將所述第一安裝板和所述第二安裝板連接，使得所述第二安裝板能相對所述第一安裝板往復運動；線圈，所述線圈與所述第一安裝板固定；磁體，所述磁體的一端與所述第二安裝板固定，另一端伸入所述線圈內；以及配重塊，所述配重塊與所述第二安裝板固定。

優(yōu)選地，所述第二安裝板上設有通孔，所述可控震源還包括：至少一組導向結構，所述至少一組導向結構中的每組包括支桿以及直線軸承，所述直線軸承穿過所述第二安裝板上的通孔固定在第二安裝板上，所述支桿一端穿過所述直線軸承，另一端與所述第一安裝板固定，使得所述第二安裝板能沿所述支桿滑動。

優(yōu)選地，所述通孔位于所述第二安裝板的周邊部分，所述配重塊以及所述磁體位于所述第二安裝板的中心部分。

優(yōu)選地，所述第一彈簧的數量與所述至少一組導向結構的組數相同，所述第一彈簧對應與所述支桿同軸設置，其中所述支桿位于所述第一彈簧內。

優(yōu)選地，所述第一彈簧數量為多個，并且長度相等。

優(yōu)選地，所述可控震源還包括：磁鋼，所述磁鋼與所述磁體固定，所述磁鋼與所述磁體之間具有容納所述線圈的空隙。

優(yōu)選地，所述第二安裝板包括面向所述第一安裝板的第一表面以及背向所述第一安裝板的第二表面，所述磁體、所述磁鋼位于所述第一表面，所述配重塊位于所述第二表面。

優(yōu)選地，所述可控震源還包括以下之中的至少一個：線圈支架，用于將所述線圈與所述第一安裝板固定；彈簧支架，用于將所述第一彈簧與所述第一安裝板安裝。

優(yōu)選地，所述線圈支架為空心柱狀，所述線圈支架與所述第一安裝板固定，所述線圈繞設在所述線圈支架的外周面上。

優(yōu)選地，所述可控震源還包括：外殼，所述外殼罩設在所述第一安裝板上，與所述第一安裝板共同形成容納所述可控震源內部結構的空間。

優(yōu)選地，所述外殼包括與所述第一安裝板相對的頂面以及位于所述頂面與所述第一安裝板之間的側面，所述可控震源還包括：第二彈簧，所述第二彈簧將所述第二安裝板與所述外殼的所述頂面連接。

優(yōu)選地，所述至少一組導向結構為兩組或四組，相對于線圈的中心軸呈對稱設置。

根據本發(fā)明的另一方面，提供一種基于地震波矢量合成的震源設備，包括：多個上述任一項的可控震源；以及可調整底座，設置在每個所述可控震源下方，所述可調整底座用于調整所述可控震源的位置以及傾斜角度和方向。

優(yōu)選地，所述可調整底座設置成使多個所述可控震源在同一水平面內在同一圓周上等距分布，多個所述可控震源的中軸線相對于豎直方向的傾斜角度均相同，多個所述可控震源的中軸線的延伸方向交于一點。

優(yōu)選地，多個所述可控震源的數量為三個，多個所述可控震源的中軸線相對于豎直方向的傾斜角度均為5度。

根據本發(fā)明的可控震源，線圈固定，磁體相對于線圈作往復運動，將線圈中的電信號轉化為機械振動信號以地震波的形式傳出，實現(xiàn)地震勘探中使用非破壞性震源替代炸藥震源的目的的同時也使震源結構更加簡單，通過設置彈簧與配重塊相配合使得可控震源整體的穩(wěn)定性更強。

通過設置第一彈簧將第一安裝板和第二安裝板連接，多個第一彈簧的位置對應于多組導向結構的位置，即相對于線圈的中心軸呈對稱的方式設置，從而使得第二安裝板相對第一安裝板的往復運動更加穩(wěn)定，進而使得可控震源的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定。

外殼罩設在第一安裝板上，與第一安裝板共同形成容納可控震源內部結構的空間，從而為可控震源的內部結構提供更好的保護作用。

在優(yōu)選的實施例中，第二安裝板一方面通過第一彈簧與第一安裝板相連，另一方面通過第二彈簧與外殼的頂面相連。使得第二安裝板帶動磁體以及磁鋼作往復運動時整個可控震源的結構更加穩(wěn)定。

根據本發(fā)明的基于地震波矢量合成的震源設備，可調整底座將可控震源固定并且使得可控震源與待測機構耦合以將機械振動信號傳入待測機構中，其中可控震源為多個，可調整底座可以調節(jié)可控震源的位置以及可控震源的傾斜角度和方向。在優(yōu)選的實施例中，多個所述可控震源的中軸線的延伸方向交于一點，通過控制多個可控震源輸出力的大小，合成矢量輸出地震波，使震源設備具有定向探測激發(fā)能力。

可調整底座可以調整可控震源的位置以及傾斜角度和方向，進而可以方便調節(jié)多個可控震源輸出地震波的方向以及多個地震波的合成方式，以方便震源設備能適應對更多不同情形的待測機構的勘測。

震源設備包括的可控震源的數目可調整，并且每個可控震源的可以根據實際需要選型，通過調整震源設備包括的可控震源的數量，與上述可調節(jié)底座相配合，可以實現(xiàn)震源設備輸出力大小和方向的多樣性，通過合成矢量輸出的地震波，使震源設備具有定向探測激發(fā)能力，對不同待測機構進行勘測的適應性也更強。

附圖說明

通過以下參照附圖對本發(fā)明實施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1、圖2示出根據本發(fā)明第一實施例的可控震源的立體圖。

圖3示出根據本發(fā)明第一實施例的可控震源的截面圖。

圖4示出根據本發(fā)明第二實施例的可控震源的立體圖。

圖5示出根據本發(fā)明一個實施例的基于地震波矢量合成的震源設備的俯視圖。

圖6示出根據本發(fā)明一個實施例的基于地震波矢量合成的震源設備的正視圖。

圖7示出根據本發(fā)明一個實施例的基于地震波矢量合成的震源設備的立體圖。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。此外，可能未示出某些公知的部分。在下文中描述了本發(fā)明的許多特定的細節(jié)，但正如本領域的技術人員能夠理解的那樣，可以不按照這些特定的細節(jié)來實現(xiàn)本發(fā)明。

應當理解，在描述部件的結構時，當將一層、一個區(qū)域稱為位于另一層、另一個區(qū)域“上面”或“上方”時，可以指直接位于另一層、另一個區(qū)域上面，或者在其與另一層、另一個區(qū)域之間還包含其它的層或區(qū)域。并且，如果將部件翻轉，該一層、一個區(qū)域將位于另一層、另一個區(qū)域“下面”或“下方”。

本發(fā)明提供一種可控震源，圖1、圖2示出根據本發(fā)明第一實施例的可控震源的立體圖，為清楚顯示可控震源100內部結構，圖1和圖2中將部分結構分離繪制或隱藏繪示。圖3示出本本發(fā)明第一實施例的可控震源的截面圖。

可控震源100包括：第一安裝板101、第二安裝板102、線圈103、磁體104、第一彈簧105以及配重塊106。線圈103與第一安裝板101固定，第一彈簧105將第一安裝板101和第二安裝板102連接，使得第二安裝板102能相對第一安裝板101往復運動。磁體104的一端與第二安裝板102固定，另一端伸線圈103內，使得磁體104能隨第二安裝板102相對線圈103往復運動，從而將線圈102中的電信號轉化為機械振動信號并以地震波的形式傳出。配重塊106與第二安裝板102固定。為清楚顯示可控震源100內部結構，圖1中將外殼112與第一安裝板適當分離繪示。為進一步清楚顯示可控震源100內部結構，圖2中將外殼112以及磁鋼隱藏繪示。

根據本實施例的可控震源100，還可以包括：至少一組導向結構，而至少一組導向結構中的每組包括支桿107以及直線軸承108，第二安裝板102上設有通孔，直線軸承108穿過第二安裝板102上的通孔固定在第二安裝板102上，支桿107一端穿過直線軸承108，另一端與第一安裝板101固定，使得第二安裝板102能沿支桿107滑動。本實施例中直線軸承108為法蘭型直線軸承，通過其包括的法蘭與第二安裝板102固定，可以理解的是，直線軸承108也可以采用直筒型等其他形式的直線軸承。

第二安裝板102可以分為中心部分和周邊部分，上述通孔可以位于第二安裝板102的周邊部分，配重塊106以及磁體104可以位于第二安裝板102的中心部分。本實施例中，至少一組導向結構可以是兩組，兩組導向結構相對于線圈103的中心軸以對稱的方式設置，對應地，本實施例包含兩個支桿107以及兩個直線軸承108，并且對應地，第二安裝板102上需要開設兩個所述通孔?？梢岳斫獾氖?，導向結構可以不限于兩組，在其他實施例中，也可以是三組、四組等其他數量。

進一步地，第一彈簧105數量為多個，并且長度相等。第一彈簧105的數量可以與上述至少一組導向結構的組數相同，本實施例中第一彈簧105也為對應的兩個。每個第一彈簧105對應與支桿107同軸設置，其中第一彈簧105的口徑大于支桿107的外徑，支桿107位于第一彈簧105內。

可控震源100還可以包括磁鋼111，其與磁體104固定，磁鋼111與磁體104之間具有容納線圈103的空隙。磁鋼111導磁性較強，由于磁體104的存在，使得磁鋼111也具有磁性，所述空隙即磁隙，磁隙間存在恒定磁場，磁體104、磁鋼111以及線圈103共同構成磁路結構。圖2中為清楚顯示可控震源100內部結構，將外殼112以及磁鋼111隱藏繪示。

本實施例中，第一安裝板101與第二安裝板102為圓形板，當然在其他實施例中也可以是其他形狀，優(yōu)選第一安裝板101、第二安裝板102均為軸對稱形狀。支桿107與第一安裝板101垂直，支桿107也與第二安裝板102垂直，使得第二安裝板102與第一安裝板101平行。第二安裝板102包括面向第一安裝板101的第一表面以及背向第一安裝板101的第二表面，磁體104、磁鋼111位于所述第一表面，而配重塊106位于所述第二表面。利用第一彈簧105、配重塊106、支桿107以及直線軸承108的配合，使得第二安裝板102可以作平面始終與第一安裝板101平行，而運動方向與第一安裝板101垂直的往復直線運動，進而帶動磁體104以及磁鋼111作同樣的運動。

本實施例的可控震源100還可以包括：線圈支架109以及彈簧支架110。線圈支架109用于將線圈103與第一安裝板101固定，彈簧支架110用于將第一彈簧105與第一安裝板101安裝。本實施例的線圈支架109為空心柱狀，線圈支架109與第一安裝板101固定，線圈103繞設在線圈支架109為外周面上。彈簧支架110的數量與第一彈簧105對應，本實施例中也為兩個，每個彈簧支架110與第一安裝板101固定，第一彈簧105的一端與彈簧支架110連接，另一端與第二安裝板102連接。本實施例的磁體104為圓柱狀，磁鋼為圓筒狀，磁體104與磁鋼111之間形成環(huán)狀空隙。磁體104與線圈103同軸設置，可以設置在第一安裝板101、第二安裝板102共同的中軸線上，并且所述磁體104的運動方向平行于線圈103的軸線方向。

磁體104、磁鋼111與線圈103之間進行周期性的往復運動，從而產生正弦輸出力，通過控制流過線圈103中電流和驅動信號的頻率即可控制可控震源100的輸出力。

需要說明的是，在上述可控震源100示例性說明中，對可控震源100及其包括部件的形狀和構造進行了較為詳細的說明，可控震源100及其包括部件的形狀和構造可以不限于上述情形，例如第一安裝板101也可以是方形板等其他形狀，外殼112對應為方形筒等其他形狀。

根據本發(fā)明的可控震源100，線圈103固定，磁體104相對于線圈103作往復運動，將線圈103中的電信號轉化為機械振動信號以地震波的形式傳出，實現(xiàn)地震勘探中使用非破壞性震源替代炸藥震源的目的的同時也使震源結構更加簡單。

通過設置第一彈簧105將第一安裝板101和第二安裝板102連接，多個第一彈簧105的位置對應于多組導向結構的位置，即相對于線圈103的中心軸呈對稱的方式設置，從而使得第二安裝板102相對第一安裝板101的往復運動更加穩(wěn)定，進而使得可控震源100的工作狀態(tài)更加穩(wěn)定。

外殼112罩設在第一安裝板101上，與第一安裝板101共同形成容納可控震源100內部結構的空間，從而為可控震源100的內部結構提供更好的保護作用。

圖4示出根據本發(fā)明第二實施例的可控震源的立體圖，第二實施例的可控震源200包括第一安裝板201、第二安裝板202、線圈、磁體、第一彈簧205以及配重塊206，上述結構的設置方式可以與第一實施例相同，在此不再詳述?？煽卣鹪?00還可以包括：外殼212、磁鋼211、線圈支架209、彈簧支架210以及至少一組導向結構，每組導向結構包括支桿207以及直線軸承208，上述結構的設置方式也可以與第一實施例相同，在此不再詳述。圖中為清楚顯示可控震源200內部結構，將外殼212與第一安裝板201分離繪制。

外殼212包括與第一安裝板201相對的頂面2121以及位于該頂面2121與第一安裝板之間的側面2122。與第一實施例不同的是，本實施例的可控震源200還包括第二彈簧213，第二彈簧213將第二安裝板202與外殼212的所述頂面2121連接。優(yōu)選地，第二彈簧213的數量與導向結構的組數對應，本實施例中為兩個，每個第二彈簧213對應與支桿207同軸設置，其中第二彈簧213的口徑大于支桿207的外徑，并且大于直線軸承208的外徑，支桿207位于第二彈簧213內。

根據本實施例的可控震源200，第二安裝板202一方面通過第一彈簧205與第一安裝板201相連，另一方面通過第二彈簧213與外殼212的頂面2121相連。使得第二安裝板202帶動磁體以及磁鋼作往復運動時整個可控震源200的結構更加穩(wěn)定。

本發(fā)明實施例還提供一種基于地震波矢量合成的震源設備，圖4至圖6示出本發(fā)明一個實施例的震源設備的俯視圖、正視圖以及立體圖，該震源設備包括多個上述第一實施例的可控震源100，以及可調整底座300，可調整底座300設置在每個可控震源100下方，可調整底座300用于調整可控震源100的位置以及傾斜角度和方向。震源設備也可以是包括其他實施例的可控震源，例如是本發(fā)明第二實施例的可控震源200。

本實施例中優(yōu)選可控震源100的數量為三個。如圖4所示俯視圖中，可調整底座300設置成使多個可控震源100在同一水平面內在同一圓周上等距分布，圖中以虛線示出所述水平圓周，三個可控震源100的中心均位于該水平圓周上，并且三個可控震源100的相互距離D1＝D2＝D3。如圖5所示正視圖中，多個可控震源100的中軸線相對于豎直方向的傾斜角度均相同，其中取其中一個可控震源100的中軸線和豎直線以虛線示出，優(yōu)選地，多個可控震源100的中軸線相對于豎直方向的傾斜角度R均為5度。如圖6所示立體圖中，以虛線示出多個可控震源100的中軸線，優(yōu)選地，多個可控震源100的中軸線的延伸方向交于一點。

根據本發(fā)明的基于地震波矢量合成的震源設備，可調整底座300將可控震源100固定并且使得可控震源100與待測機構耦合以將地震波傳入待測機構中，待測機構可以是地面，坑道，橋梁或道路等。其中可控震源100為多個，可調整底座300可以調節(jié)可控震源100的位置以及可控震源100的傾斜角度和方向。在優(yōu)選的實施例中，多個所述可控震源100的中軸線的延伸方向交于一點，通過控制多個可控震源100輸出力的大小，合成矢量輸出地震波，使震源設備具有定向探測激發(fā)能力。

可調整底座300可以調整可控震源100的位置以及傾斜角度和方向，進而可以方便調節(jié)多個可控震源100輸出地震波的方向以及多個地震波的合成方式，以方便震源設備能適應對更多不同情形的待測機構的勘測。

震源設備包括的可控震源的數目可調整，并且每個可控震源的可以根據實際需要選型，通過調整震源設備包括的可控震源的數量，與上述可調節(jié)底座相配合，可以實現(xiàn)震源設備輸出力大小和方向的多樣性，通過合成矢量輸出的地震波，使震源設備具有定向探測激發(fā)能力，對不同待測機構進行勘測的適應性也更強。

應當說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎上的修改使用。本發(fā)明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。